《Effective Java 2nd Edition》

对象的创建与销毁

• Item 1: 使用static工厂方法，而不是构造函数创建对象：仅仅是创建对象的方法，并非Factory Pattern
  • 优点
    • 命名、接口理解更高效，通过工厂方法的函数名，而不是参数列表来表达其语义
    • Instance control，并非每次调用都会创建新对象，可以使用预先创建好的对象，或者做对象缓存；便于实现单例；或不可实例化的类；对于immutable的对象来说，使得用==判等符合语义，且更高效；
    • 工厂方法能够返回任何返回类型的子类对象，甚至是私有实现；使得开发模块之间通过接口耦合，降低耦合度；而接口的实现也将更加灵活；接口不能有static方法，通常做法是为其再创建一个工厂方法类，如Collection与Collections；
    • Read More: Service Provider Framework
  • 缺点
    • 仅有static工厂方法，没有public/protected构造函数的类将无法被继承；见仁见智，这一方面也迫使开发者倾向于组合而非继承；
    • Javadoc中不能和其他static方法区分开，没有构造函数的集中显示优点；但可以通过公约的命名规则来改善；
  • 小结
    static工厂方法和public构造函数均有其优缺点，在编码过程中，可以先考虑一下工厂方法是否合适，再进行选择。
• Item 2: 使用当构造函数的参数较多，尤其是其中还有部分是可选参数时，使用Builder模式
  • 以往的方法
    • Telescoping constructor：针对可选参数，从0个到最多个，依次编写一个构造函数，它们按照参数数量由少到多逐层调用，最终调用到完整参数的构造函数；代码冗余，有时还得传递无意义参数，而且容易导致使用过程中出隐蔽的bug；
    • JavaBeans Pattern：灵活，但是缺乏安全性，有状态不一致问题，线程安全问题；
  • Builder Pattern
    • 代码灵活简洁；具备安全性；
    • immutable
    • 参数检查：最好放在要build的对象的构造函数中，而非builder的构建过程中
    • 支持多个field以varargs的方式设置（每个函数只能有一个varargs）
    • 一个builder可以build多个对象
    • Builder结合泛型，实现Abstract Factory Pattern
    • 传统的抽象工厂模式，是用Class类实现的，然而其有缺点：newInstance调用总是去调用无参数构造函数，不能保证存在；newInstance方法会抛出所有无参数构造函数中的异常，而且不会被编译期的异常检查机制覆盖；可能会导致运行时异常，而非编译期错误；
  • 小结
    Builder模式在简单地类（参数较少，例如4个以下）中，优势并不明显，但是需要予以考虑，尤其是当参数可能会变多时，有可选参数时更是如此。

• Item 3: 单例模式！
  不管以哪种形式实现单例模式，它们的核心原理都是将构造函数私有化，并且通过静态方法获取一个唯一的实例，在这个获取的过程中你必须保证线程安全、反序列化导致重新生成实例对象等问题，该模式简单，但使用率较高。

  • double-check-locking

        private static volatile RestAdapter sRestAdapter = null;
        public static RestAdapter provideRestAdapter() {
            if (sRestAdapter == null) {
                synchronized (RestProvider.class) {
                    if (sRestAdapter == null) {
                        sRestAdapter = new RestAdapter();
                    }
                }
            }
    
            return sRestAdapter;
        }

    DCL可能会失效，因为指令重排可能导致同步解除后，对象初始化不完全就被其他线程获取；使用volatile关键字修饰对象，或者使用static SingletonHolder来避免该问题（后者JLS推荐）；

  • class的static代码：一个类只有在被使用时才会初始化，而类初始化过程是非并行的，这些都由JLS能保证
  • 用enum实现单例
  • 还存在反射安全性问题：利用反射，可以访问私有方法，可通过加一个控制变量，该变量在getInstance函数中设置，如果不是从getInstance调用构造函数，则抛出异常；
• Item 4: 将构造函数私有化，使得不能从类外创建实例，同时也能禁止类被继承
  util类可能不希望被实例化，有其需求
• Item 5: 避免创建不必要的对象
  • 提高性能：创建对象需要时间、空间，“重量级”对象尤甚；immutable的对象也应该避免重复创建，例如String；
  • 避免auto-boxing
  • 但是因此而故意不创建必要的对象是错误的，使用object pool通常也是没必要的
  • lazy initialize也不是特别必要，除非使用场景很少且很重量级
  • Map#keySet方法，每次调用返回的是同一个Set对象，如果修改了返回的set，其他使用的代码可能会产生bug
  • 需要defensive copying的时候，如果没有创建一个新对象，将导致很隐藏的Bug
• Item 6: 不再使用的对象一定要解除引用，避免memory leak
  • 例如，用数组实现一个栈，pop的时候，如果仅仅是移动下标，没有把pop出栈的数组位置引用解除，将发生内存泄漏
  • 程序发生错误之后，应该尽快把错误抛出，而不是以错误的状态继续运行，否则可能导致更大的问题
  • 通过把变量（引用）置为null不是最好的实现方式，只有在极端情况下才需要这样；好的办法是通过作用域来使得变量的引用过期，所以尽量缩小变量的作用域是很好的实践；注意，在Dalvik虚拟机中，存在一个细微的bug，可能会导致内存泄漏，详见
  • 当一个类管理了一块内存，用于保存其他对象（数据）时，例如用数组实现的栈，底层通过一个数组来管理数据，但是数组的大小不等于有效数据的大小，GC器却并不知道这件事，所以这时候，需要对其管理的数据对象进行null解引用
  • 当一个类管理了一块内存，用于保存其他对象（数据）时，程序员应该保持高度警惕，避免出现内存泄漏，一旦数据无效之后，需要立即解除引用
  • 实现缓存的时候也很容易导致内存泄漏，放进缓存的对象一定要有换出机制，或者通过弱引用来进行引用
  • listner和callback也有可能导致内存泄漏，最好使用弱引用来进行引用，使得其可以被GC
• Item 7: 不要使用finalize方法
  • finalize方法不同于C++的析构函数，不是用来释放资源的好地方
  • finalize方法执行并不及时，其执行线程优先级很低，而当对象unreachable之后，需要执行finalize方法之后才能释放，所以会导致对象生存周期变长，甚至根本不会释放
  • finalize方法的执行并不保证执行成功/完成
  • 使用finalize时，性能会严重下降
  • finalize存在的意义
    • 充当“safety net”的角色，避免对象的使用者忘记调用显式termination方法，尽管finalize方法的执行时间没有保证，但是晚释放资源好过不释放资源；此处输出log警告有利于排查bug
    • 用于释放native peer，但是当native peer持有必须要释放的资源时，应该定义显式termination方法
  • 子类finalize方法并不会自动调用父类finalize方法（和构造函数不同），为了避免子类不手动调用父类的finalize方法导致父类的资源未被释放，当需要使用finalize时，使用finalizer guardian比较好：
    • 定义一个私有的匿名Object子类对象，重写其finalize方法，在其中进行父类要做的工作
    • 因为当父类对象被回收时，finalizer guardian也会被回收，它的finalize方法就一定会被触发

Object的方法

尽管Object不是抽象类，但是其定义的非final方法设计的时候都是希望被重写的，finalize除外。

• Item 8: 当重写equals方法时，遵循其语义
  • 能不重写equals时就不要重写
    • 当对象表达的不是值，而是可变的状态时
    • 对象不需要使用判等时
    • 父类已重写，且满足子类语义
  • 当需要判等，且继承实现无法满足语义时，需要重写（通常是“value class”，或immutable对象）
  • 当用作map的key时
  • 重写equals时需要遵循的语义
    • Reflexive（自反性）: x.equals(x)必须返回true（x不为null）
    • Symmetric（对称性）: x.equals(y) == y.equals(x)
    • Transitive（传递性）: x.equals(y) && y.equals(z) ==> x.equals(z)
    • Consistent（一致性）: 当对象未发生改变时，多次调用应该返回同一结果
    • x.equals(null)必须返回false
  • 实现建议
    • 先用==检查是否引用同一对象，提高性能
    • 用instanceof再检查是否同一类型
    • 再强制转换为正确的类型
    • 再对各个域进行equals检查，遵循同样的规则
    • 确认其语义正确，编写测例
    • 重写equals时，同时也重写hashCode
    • ！重写equals方法，传入的参数是Object
• Item 9: 重写equals时也重写hashCode函数
  • 避免在基于hash的集合中使用时出错
  • 语义
    • 一致性
    • 当两个对象equals返回true时，hashCode方法的返回值也要相同
  • hashCode的计算方式
    • 要求：equals的两个对象hashCode一样，但是不equals的对象hashCode不一样
    • 取一个素数，例如17，result = 17
    • 对每一个关心的field（在equals中参与判断的field），记为f，将其转换为一个int，记为c
      • boolean: f ? 1 : 0
      • byte/char/short/int: (int) f
      • long: (int) (f ^ (f >> 32))
      • float: Float.floatToIntBits(f)
      • double: Double.doubleToLongBits(f)，再按照long处理
      • Object: f == null ? 0 : f.hashCode()
      • array: 先计算每个元素的hashCode，再按照int处理
    • 对每个field计算的c，result = 31 * result + c
    • 返回result
    • 编写测例
  • 计算hashCode时，不重要的field（未参与equals判断）不要参与计算
• Item 10: 重写toString()方法
  • 增加可读性，简洁、可读、具有信息量
• Item 11: 慎重重写clone方法
  • Cloneable接口是一个mixin interface，用于表明一个对象可以被clone
  • Contract
    • x.clone() != x
    • x.clone().getClass() == x.getClass()：要求太弱，当一个非final类重写clone方法的时候，创建的对象一定要通过super.clone()来获得，所有父类都遵循同样的原则，如此最终通过Object.clone()创建对象，能保证创建的是正确的类实例。而这一点很难保证。
    • x.clone().equals(x)
    • 不调用构造函数：要求太强，一般都会在clone函数里面调用
  • 对于成员变量都是primitive type的类，直接调用super.clone()，然后cast为自己的类型即可（重写时允许返回被重写类返回类型的子类，便于使用方，不必每次cast）
  • 成员变量包含对象（包括primitive type数组），可以通过递归调用成员的clone方法并赋值来实现
  • 然而上述方式违背了final的使用协议，final成员不允许再次赋值，然而clone方法里面必须要对其赋值，则无法使用final保证不可变性了
  • 递归调用成员的clone方法也会存在性能问题，对HashTable递归调用深拷贝也可能导致StackOverFlow（可以通过遍历添加来避免）
  • 优雅的方式是通过super.clone()创建对象，然后为成员变量设置相同的值，而不是简单地递归调用成员的clone方法
  • 和构造函数一样，在clone的过程中，不能调用non final的方法，如果调用虚函数，那么该函数会优先执行，而此时被clone的对象状态还未完成clone/construct，会导致corruption。因此上一条中提及的“设置相同的值”所调用的方法，要是final或者private。
  • 重载类的clone方法可以省略异常表的定义，如果重写时把可见性改为public，则应该省略，便于使用；如果设计为应该被继承，则应该重写得和Object的一样，且不应该实现Cloneable接口；多线程问题也需要考虑；
  • 要实现clone方法的类，都应该实现Cloneable接口，同时把clone方法可见性设为public，返回类型为自己，应该调用super.clone()来创建对象，然后手动设置每个域的值
  • clone方法太过复杂，如果不实现Cloneable接口，也可以通过别的方式实现copy功能，或者不提供copy功能，immutable提供copy功能是无意义的
  • 提供拷贝构造函数，或者拷贝工厂方法，而且此种方法更加推荐，但也有其不足
  • 设计用来被继承的类时，如果不实现一个正确高效的clone重写，那么其子类也将无法实现正确高效的clone功能
• Item 12: 当对象自然有序时，实现Comparable接口
  • 实现Comparable接口可以利用其有序性特点，提高集合使用/搜索/排序的性能
  • Contact
    • sgn(x.compareTo(y)) == - sgn(y.compareTo(x))，当类型不对时，应该抛出ClassCastException，抛出异常的行为应该是一致的
    • transitive: x.compareTo(y) > 0 && y.compareTo(z) > 0 ==> x.compareTo(z) > 0
    • x.compareTo(y) == 0 ==> sgn(x.compareTo(z)) == sgn(y.compareTo(z))
    • 建议，但非必须：与equals保持一致，即 x.compareTo(y) == 0 ==> x.equals(y)，如果不一致，需要在文档中明确指出
  • TreeSet, TreeMap等使用的就是有序保存，而HashSet, HashMap则是通过equals + hashCode保存
  • 当要为一个实现了Comparable接口的类增加成员变量时，不要通过继承来实现，而是使用组合，并提供原有对象的访问方法，以保持对Contract的遵循
  • 实现细节
    • 优先比较重要的域
    • 谨慎使用返回差值的方式，有可能会溢出

Classes and Interfaces

• Item 13: 最小化类、成员的可见性
  • 封装（隐藏）：公开的接口需要暴露，而接口的实现则需要隐藏，使得接口与实现解耦，降低模块耦合度，增加可测试性、稳定性、可维护性、可优化性、可修改性
  • 如果一个类只对一个类可见，则应该将其定义为私有的内部类，而没必要public的类都应该定义为package private
  • 为了便于测试，可以适当放松可见性，但也只应该改为package private，不能更高
  • 成员不能是非private的，尤其是可变的对象。一旦外部可访问，将失去对其内容的控制能力，而且会有多线程问题
  • 暴露的常量也不能是可变的对象，否则public static final也将失去其意义，final成员无法改变其指向，但其指向的对象却是可变的（immutable的对象除外），长度非0的数组同样也是有问题的，可以考虑每次访问时创建拷贝，或者使用Collections.unmodifiableList(Arrays.asList(arr))
• Item 14: public class中，使用accessor method而非public field
  • 后者外部可以直接访问，失去了安全性
  • package private或者private则可以不必这样
  • 把immutable的field置为public勉强可以接受，mutable的成员一定不能置为public
• Item 15: 最小化可变性
  • 不提供可以改变本对象状态的方法
  • 保证类不可被继承
  • 使用final field
  • 使用private field
  • 在构造函数、accessor中，对mutable field使用defensive copy
  • 实现建议
    • 操作函数，例如BigInteger的add方法，不是static的，但也不能改变本对象的状态，则使用functional的方式，返回一个新的对象，其状态是本对象修改之后的状态
    • 如此实现的immutable对象生来就是线程安全的，无需同步操作，但应该鼓励共用实例，避免创建过多重复的对象
    • 正确实现的immutable对象也不需要clone, copy方法；可以适当引入Object cache；
  • 劣势
    • 每一个值都需要一个对象，调用改变状态的方法而创建一个新的对象，尤其是它是重量级的，开销会变大；连续调用这样的方法，影响更大；
    • 为常用的多次操作组合提供一个方法
  • 其他
    • 保证class无法被继承，除了声明为final外，还可以将默认构造函数声明为private或package private，然后提供public static工厂方法
    • 使用public static工厂方法，具体实现类可以有多个，还能进行object cache
    • 当实现Serializable接口是，一定要实现readObject/readResolve方法，或者使用ObjectOutputStream.writeUnshared/ObjectInputStream.readUnshared
  • 小结
    • 除非有很好的理由让一个Class mutable，否则应该使其immutable
    • 如果非要mutable，也应尽可能限制其可变性
• Item 16: Favor composition (and forwarding) over inheritance
  • 跨包继承、继承不是被设计为应该被继承的实现类，是一件很危险的事情，继承接口、继承抽象类，当然是没问题的
  • 如果子类的功能依赖于父类的实现细节，那么一旦父类发生变化，子类将有可能出现Bug，即便代码都没有修改；而设计为应被继承的类，在修改后，是应该有文档说明的，子类开发者既可以得知，也可以知道如何修改
  • 例子：统计HashSet添加元素的次数
    • 用继承方式，重写add，addAll，在其中计数，这就不对，因为HashSet内部的addAll是通过调用add实现的
    • 但是通过不重写addAll也只不对的，以后有可能HashSet的实现就变了
    • 在重写中重新实现一遍父类的逻辑也是行不通的，因为这可能会导致性能问题、bug等，而且有些功能不访问私有成员也是无法实现的
    • 还有一个原因就是父类的实现中，可能会增加方法，改变其行为，而这一点，在子类中是无法控制的
  • 而通过组合的方式，将不会有这些问题，把另一个类的对象声明为私有成员，外部将无法访问它，自己也能在转发（forwarding）过程中执行拦截操作，也不必依赖其实现细节，这种组合、转发的实现被称为wrapper，或者Decorator pattern，或者delegation（严格来说不是代理，代理一般wrapper对象都需要把自己传入到被wrap的对象方法中？）
  • 缺点
    • 不适用于callback frameworks？
  • 继承应该在is-a的场景中使用
  • 继承除了会继承父类的API功能，也会继承父类的设计缺陷，而组合则可以隐藏成员类的设计缺陷
• Item 17: Design and document for inheritance or else prohibit it
  • 一个类必须在文档中说明，每个可重写的方法，在该类的实现中的哪些地方会被调用（the class must document its self-use of overridable methods）。调用时机、顺序、结果产生的影响，包括多线程、初始化等情况。
  • 被继承类应该通过谨慎选择protected的方法或成员，来提供一些hook，用于改变其内部的行为，例如java.util.AbstractList::removeRange。
  • The only way to test a class designed for inheritance is to write subclasses. 用于判断是否需要增加或者减少protected成员/方法，通常写3个子类就差不多了。
  • You must test your class by writing subclasses before you release it.
  • Constructors must not invoke overridable methods. 父类的构造函数比子类的构造函数先执行，而如果父类构造函数中调用了可重写的方法，那么就会导致子类的重写方法比子类的构造函数先执行，会导致corruption。
  • 如果实现了Serializable/Cloneable接口，neither clone nor readObject may invoke an overridable method, directly or indirectly. 重写方法会在deserialized/fix the clone’s state之前执行。
  • 如果实现了Serializable接口，readResolve/writeReplace必须是protected，而非private
  • designing a class for inheritance places substantial limitations on the class.
  • The best solution to this problem is to prohibit subclassing in classes that are not designed and documented to be safely subclassed. 声明为final class或者把构造函数私有化（提供public static工厂方法）。
  • 如果确实想要允许继承，就应该为每个被自己使用的可重写方法都写好文档
• Item 18: Prefer interfaces to abstract classes
  • Java类只允许单继承，接口可以多继承，使用接口定义类型，使得class hierarchy更加灵活
  • 定义mixin（optional functionality to be "mixed in"）时使用interface是很方便的，需要增加此功能的类只需要implement该接口即可，而如果使用抽象类，则无法增加一个extends语句
  • 接口允许构建没有hierarchy的类型系统
  • 使用接口定义类型，可以使得item 16中提到的wrapper模式更加安全、强大，
  • skeletal implementation：该类为abstract，把必须由client实现的方法设为abstract，可以有默认实现的则提供默认实现
  • simulated multiple inheritance：通过实现定义的接口，同时在内部实现一个匿名的skeletal implementation，将对对该接口的调用转发到匿名类中，起到“多继承”的效果
  • simple implementation：提供一个非抽象的接口实现类，提供一个最简单、能work的实现，也允许被继承
  • 使用接口定义类型的缺点：不便于演进，一旦接口发布，如果想要增加功能（增加方法），则client将无法编译；而使用abstract class，则没有此问题，只需要提供默认实现即可
  • 小结
    • 通过接口定义类型，可以允许多实现（多继承）
    • 但是演进需求大于灵活性、功能性时，抽象类更合适
    • 提供接口时，提供一个skeletal implementation，同时审慎考虑接口设计
• Item 19: 仅仅用interface去定义一个类型，该接口应该有实现类，使用者通过接口引用，去调用接口的方法
  • 避免用接口去定义常量，应该用noninstantiable utility class去定义常量
  • 相关常量的命名，通过公共前缀来实现分组
• Item 20: Prefer class hierarchies to tagged classes
  • tagged class: 在内部定义一个tag变量，由其控制功能的转换
  • tag classes are verbose, error-prone, and inefficient
  • 而class hierarchy，不同功能由不同子类实现，公共部分抽象为一个基类，也能反映出各个子类之间的关系
• Item 21: Use function objects to represent strategies
  • 只提供一个功能函数的类实例，没有成员变量，只需一个对象（单例），为其功能定义一个接口，则可以实现策略模式，把具体策略传入相应函数中，使用策略
  • 具体的策略实例通常使用匿名类定义，调用使用该策略的方法时才予以创建/预先创建好之后每次将其传入
• Item 22: Favor static member classes over nonstatic
  • 有4种nested class：non-static member class; static member class(inner class); anonymous class; local class
  • static member class
    • 经常作为helper class，和外部类一起使用
    • 如果nested class的生命周期独立于外部类存在，则必须定义为static member class，否则可能造成内存泄漏
    • private static member class用处一：表示（封装）外部类的一些成员，例如Map的Entry内部类。
  • non-static member class
    • 将持有外部类实例的强引用，可以直接引用外部类的成员和方法
    • 用处一：定义一个Adapter，使得外部内的实例，可以作为和外部类语义不同的实例来查看（访问），例如Collection的Iterator。
    • 如果nested class不需要引用外部类的成员和方法，则一定要将其定义为static，避免空间/时间开销，避免内存泄漏
  • anonymous class
    • 当在非static代码块内定义时，会持有外部类的引用，否则不会持有
    • 限制
      • 只能在被声明的地方进行实例化
      • 无法进行instanceof测试
      • 不能用匿名类实现多个接口
      • 不能用匿名类继承一个类的同时实现接口
      • 匿名类中新添加的方法无法在匿名类外部访问
      • 不能有static成员
    • 应该尽量保持简短
    • 用处一：创建function object
    • 用处二：创建process object，例如：Runnable, Thread, TimberTask
    • 用处三：用于public static工厂方法，例如Collections类里面的一些工厂方法，很多是返回一个匿名的内部实现
  • local class
    • 比较少用
    • 是否static取决于其定义的上下文
    • 可以在作用域内重复使用
    • 不能有static成员
    • 也应尽量保持简短
  • 小结
    • 四种nested class
    • 如果nested class在整个外部类内都需要可见，或者定义代码太长，应使用member class
    • 能static就一定要static，即便需要对外部类进行引用，对于生命周期独立于外部类的，也应该通过WeakReference进行引用，避免内存泄漏；至于生命周期和外部类一致的，则不必这样

Generics

• Item 23: Don’t use raw types in new code

  • Java泛型，例如List<E>，真正使用的时候都是List<String>等，把E替换为实际的类型
  • Java泛型从1.5引入，为了保持兼容性，实现的是伪泛型，类型参数信息在编译完成之后都会被擦除，其在运行时的类型都是raw type，类型参数保存的都是Object类型，List<E>的raw type就是List
  • 编译器在编译期通过类型参数，为读操作自动进行了类型强制转换，同时在写操作时自动进行了类型检查
  • 如果使用raw type，那编译器就不会在写操作时进行类型检查了，写入错误的类型也不会报编译错误，那么在后续读操作进行强制类型转换时，将会导致转换失败，抛出异常
  • 一旦错误发生，应该让它尽早被知道（抛出/捕获），编译期显然优于运行期

  • List与List<Object>的区别

    • 前者不具备类型安全性，后者具备，例如以下代码

        // Uses raw type (List) - fails at runtime!
        public static void main(String[] args) {
          List<String> strings = new ArrayList<String>();
          unsafeAdd(strings, new Integer(42));
          String s = strings.get(0); // Compiler-generated cast
        }
      
        private static void unsafeAdd(List list, Object o) {
          list.add(o);
        }

      不会报编译错误，但会给一个编译警告：Test.java:10: warning: unchecked call to add(E) in raw type List list.add(o);，而运行时则会发生错误。

    • 但如果使用List<Object>，即unsageAdd参数改为List<Object> list, Object o，则会报编译错误：Test.java:5: unsafeAdd(List<Object>,Object) cannot be applied to (List<String>,Integer) unsafeAdd(strings, new Integer(42));
    • 因为List<String>是List的子类，但却不是List<Object>的子类。
    • 并不是说这个场景应该使用List<Object>，这个场景应该使用List<String>，这里只是为了说明List和List<Object>是有区别的。

  • List v.s. List<?>（unbounded wildcard types），当不确定类型参数，或者说类型参数不重要时，也不应该使用raw type，而应该使用List<?>

    • 任何参数化的List均是List<?>的子类，可以作为参数传入接受List<?>的函数，例如以下代码均是合法的：

        void func(List<?> list) {
          ...
        }
      
        func(new List<Object>());
        func(new List<Integer>());
        func(new List<String>());

    • 持有List<?>的引用后，并不能向其中加入任何元素，读取出来的元素也是Object类型，而不会被自动强转为任何类型。
    • 如果List<?>的行为不能满足需求，可以考虑使用模板方法，或者List<E extends XXX>（bounded wildcard types）
  • You must use raw types in class literals.
    • List.class, String[].class, and int.class are all legal, but List<String>.class and List<?>.class are not.
  • instanceof不支持泛型，以下用法是推荐的，但不应该将o强转为List

      // Legitimate use of raw type - instanceof operator
      if (o instanceof Set) { // Raw type
        Set<?> m = (Set<?>) o; // Wildcard type
        ...
      }

  • 相关术语汇总
    
• Item 24: Eliminate unchecked warnings
  • 当出现类型不安全的强制转换时（一般都是涉及泛型，raw type），编译器会给出警告，首先要做的是尽量消除不安全的转换，消除警告
  • 实在无法消除/确定不会导致运行时的ClassCastException，可以通过@SuppressWarnings("unchecked")消除警告，但不要直接忽略该警告
  • 使用@SuppressWarnings("unchecked")时，应该在注视内证明确实不存在运行时的ClassCastException；同时应该尽量减小其作用的范围，通常是应该为一个赋值语句添加注解

• Item 25: Prefer lists to arrays

  • arrays are covariant(协变): 如果Sub是Super的子类，那么Sub[]也是Super[]的子类
  • generics are invariant(不变): 任意两个不同的类Type1和Type2，List<Type1>和List<Type2>之间没有任何继承关系

  • 考虑以下代码

    // Fails at runtime!
    Object[] objectArray = new Long[1];
    objectArray[0] = "I don't fit in"; // Throws ArrayStoreException
    
    // Won't compile!
    List<Object> ol = new ArrayList<Long>(); // Incompatible types
    ol.add("I don't fit in");

  • arrays are reified(具体化): array在运行时能知道且强制要求元素的类型
  • generics are implemented by erasure(non-reifiable): 仅仅在编译时知道元素的类型
  • 数组和泛型同时使用时会受到很大限制
    • 以下语句均不能通过编译：new List<E>[], new List<String>[], new E[]；但是声明是可以的，例如List<String>[] stringLists
  • non-reifiable type: 例如E, List<E>, List<String>，这些类型在运行时的信息比编译时的信息更少
  • 只有unbounded wildcard type才是reifiable的，如：List<?>, Map<?, ?>
  • 常规来说，不能返回泛型元素的数组，因为会报编译错误：generic array creation errors
  • 当泛型和varargs一起使用时，也会导致编译警告
  • 有时为了类型安全，不得不做些妥协，牺牲性能和简洁，使用List而不是数组
  • 把数组强转为non-reifiable类型是非常危险的，仅应在非常确定类型安全的情况下使用
• Item 26: Favor generic types
  • 当需要一个类成员的数据类型具备一般性时，应该用泛型，这也正是泛型的设计场景之一，不应该用Object类
  • 但使用泛型有时也不得不进行cast，例如当泛型遇上数组
  • 总的来说把suppress数组类型强转的unchecked warning比suppress一个标量类型强转的unchecked warning风险更大，但有时出于代码简洁性考虑，也不得不做出妥协
  • 有时看似与item 25矛盾，实属无奈，Java原生没有List，ArrayList不得不基于数组实现，HashMap也是基于数组实现的
  • 泛型比使用者进行cast更加安全，而且由于Java泛型的擦除实现，也可以和未做泛型的老代码无缝兼容
• Item 27: Favor generic methods
  • 泛型方法的类型参数在函数修饰符（可见性/static/final等）和返回值之间，例子：

    // Generic method
    public static <E> Set<E> union(Set<E> s1, Set<E> s2) {
        Set<E> result = new HashSet<>(s1);
        result.addAll(s2);
        return result;
    }

  • recursive type bound

    // Using a recursive type bound to express mutual comparability
    public static <T extends Comparable<T>> T max(List<T> list) {...}

  • 泛型方法要比方法使用者进行cast更加安全

• Item 28: Use bounded wildcards to increase API flexibility

  • 考虑以下代码

    public class Stack<E> {
        public Stack();
        public void push(E e);
        public E pop();
        public boolean isEmpty();
    
        public void pushAll(Iterable<E> src);
        public void popAll(Collection<E> dst);
    }
    
    Stack<Number> numberStack = new Stack<Number>();
    Iterable<Integer> integers = ... ;
    numberStack.pushAll(integers);
    
    Stack<Number> numberStack = new Stack<Number>();
    Collection<Object> objects = ... ;
    numberStack.popAll(objects);

    pushAll和popAll的调用均无法通过编译，因为尽管Integer是Number的子类，但Iterable<Integer>不是Iterable<Number>的子类，这是由泛型的invariant特性导致的，所以Iterable<Integer>不能传入接受Iterable<Number>参数的函数，popAll的使用同理

  • bounded wildcards: <? extends E>, <? super E>, PECS stands for producer-extends, consumer-super. 如果传入的参数是要输入给该类型数据的，则应该使用extends，如果是要容纳该类型数据的输出，则应该使用super
  • 这很好理解，作为输入是要赋值给E类型的，当然应该是E的子类（这里的extends包括E类型本身）；而容纳输出是要把E赋值给传入参数的，当然应该是E的父类（同样包括E本身）
  • 返回值类型不要使用bounded wildcards，否则使用者也需要使用，这将会给使用者造成麻烦
  • 代码对于bounded wildcards的使用在使用者那边应该是透明的，即他们不会感知到bounded wildcards的存在，如果他们也需要考虑bounded wildcards的问题，则说明对bounded wildcards的使用有问题了

  • 有时候编译器的类型推导在遇到bounded wildcards会无法完成，这时就需要显示指定类型信息，例如：

    public static <E> Set<E> union(Set<? extends E> s1, Set<? extends E> s2);
    
    Set<Integer> integers = ... ;
    Set<Double> doubles = ... ;
    //Set<Number> numbers = union(integers, doubles); //compile error
    Set<Number> numbers = Union.<Number>union(integers, doubles);  //compile pass

  • Comparables are always consumers, so you should always use Comparable<? super T> in preference to Comparable<T>. The same is true of comparators, so you should always use Comparator<? super T> in preference to Comparator<T>.
  • unbounded type parameter(<E> ... List<E>) v.s. unbounded wildcard(List<?>)：if a type parameter appears only once in a method declaration, replace it with a wildcard.

• Item 29: Consider typesafe heterogeneous containers

  • 使用泛型时，类型参数是有限个的，例如List<T>，Map<K, V>，但有时可能需要一个容器，能放入任意类型的对象，但需要具备类型安全性，例如数据库的一行，它的每一列都可能是任意类型的数据
  • 由于Class类从1.5就被泛型化了，所以使得这种需求可以实现，例如：

    // Typesafe heterogeneous container pattern - API
    public class Favorites {
        public <T> void putFavorite(Class<T> type, T instance);
        public <T> T getFavorite(Class<T> type);
    }

  • 通常这样使用的Class对象被称为type token，它传入函数，用来表述编译时和运行时的类型信息

  • Favorites的实现也是很简单的：

    // Typesafe heterogeneous container pattern - implementation
    public class Favorites {
        private Map<Class<?>, Object> favorites = new HashMap<Class<?>, Object>();
    
        public <T> void putFavorite(Class<T> type, T instance) {
            if (type == null)
            throw new NullPointerException("Type is null");
            favorites.put(type, instance);
        }
    
        public <T> T getFavorite(Class<T> type) {
            return type.cast(favorites.get(type));
        }
    }

  • 注意，这里的unbound wildcard并不是应用于Map的，而是应用于Class的类型参数，因此Map可以put key进去，而且key可以是任意类型参数的Class对象
  • 另外，Map的value类型是Object，一旦put到Map中去，其编译期类型信息就丢失了，将通过get方法的动态类型转换（cast）来重新获得其类型信息
  • cast方法将检查类型信息，如果是该类型（或其子类），转换将成功，并返回引用，否则将抛出ClassCastException
  • 这一heterogeneous container实现有两个不足
    • 通过为put方法传入Class的raw type，使用者可以很轻易地破坏类型安全性，解决方案也很简单，在put时也进行一下cast：

      // Achieving runtime type safety with a dynamic cast
      public <T> void putFavorite(Class<T> type, T instance) {
          favorites.put(type, type.cast(instance));
      }

      这样做的效果是使得想要破坏类型安全性的put使用者产生异常，而使用get的使用者则不会因为恶意put使用者产生异常。这种做法也被java.util.Collections包中的一些方法使用，例如命名为checkedSet, checkedList, checkedMap的类。

    • 这个容器内不能放入non-reifiable的类型，例如List<String>，因为List<String>.class是有语法错误的，List<String>, List<Integer>都只有同一个class对象：List.class；另外String[].class是合法的。
  • Favorites使用的类型参数是unbounded的，可以put任意类型，也可以使用bounded type token，使用bounded时可能需要把Class<?>转换为Class<? extends Annotation>，直接用class.cast将会导致unchecked warning，可以通过class.asSubclass来进行转换，例子：

    // Use of asSubclass to safely cast to a bounded type token
    static Annotation getAnnotation(AnnotatedElement element, String annotationTypeName) {
        Class<?> annotationType = null; // Unbounded type token
        try {
            annotationType = Class.forName(annotationTypeName);
        } catch (Exception ex) {
            throw new IllegalArgumentException(ex);
        }
        return element.getAnnotation(annotationType.asSubclass(Annotation.class));
    }

Enums and Annotations

• Item 30: Use enums instead of int constants

  • 类型安全
  • 可以为常量提供数据和方法的绑定
  • 可以遍历

  • 实现建议

    • 如果是通用的，应该定义为top level enum，否则应定义为内部类
    • constant-specific method implementations

      // Enum type with constant-specific method implementations
      public enum Operation {
          PLUS   { double apply(double x, double y){return x + y;} },
          MINUS  { double apply(double x, double y){return x - y;} },
          TIMES  { double apply(double x, double y){return x * y;} },
          DIVIDE { double apply(double x, double y){return x / y;} };
          abstract double apply(double x, double y);
      }

    • 结合constant-specific data

      // Enum type with constant-specific class bodies and data
      public enum Operation {
          PLUS("+") {
              double apply(double x, double y) { return x + y; }
          },
          MINUS("-") {
              double apply(double x, double y) { return x - y; }
          },
          TIMES("*") {
              double apply(double x, double y) { return x * y; }
          },
          DIVIDE("/") {
              double apply(double x, double y) { return x / y; }
          };
      
          private final String symbol;
          Operation(String symbol) { this.symbol = symbol; }
      
          @Override public String toString() { return symbol; }
          abstract double apply(double x, double y);
      }

    • If switch statements on enums are not a good choice for implementing con- stant-specific behavior on enums, what are they good for? Switches on enums are good for augmenting external enum types with constant-specific behavior.
  • A minor performance disadvantage of enums over int constants is that there is a space and time cost to load and initialize enum types.
  • 所以，在安卓设备（手机、平板）上，应该避免使用enum，减小空间和时间的开销
• Item 31: Use instance fields instead of ordinals
  • 每个enum的常量都有一个ordinal()方法获取其在该enum类型中的位置，但该方法只应该在实现EnumSet, EnumMap等类型的时候被使用，其他情形都不应该被使用
  • 如果需要为每一个常量绑定一个数据，可以使用instance field实现，如果需要绑定方法，则可以用constant-specific method implementations，参考上一个item
• Item 32: Use EnumSet instead of bit fields
  • bit fields的方式不优雅、容易出错、没有类型安全性
  • EnumSet则没有这些缺点，而且对于大多数enum类型来说，其性能都和bit field相当
  • 通用建议：声明变量时，不要用实现类型，应该用接口类型，例如，应该用List<Integer>而不是ArrayList<Integer>
  • EnumSet并非immutable的，可以通过Conllections.unmodifiableSet来封装为immutable，但是代码简洁性与性能都将受到影响

• Item 33: Use EnumMap instead of ordinal indexing

  • 同前文所述，应该避免使用ordinal。当需要用enum作为下标从数组获取数据时，可以换个角度思考，以enum作为key从map里面获取数据。
  • 数组和泛型不兼容，因此使用数组也会导致编译警告；而且ordinal的值本来就不是表达index含义的，极易导致隐蔽错误
  • EnumMap内部使用数组实现，因此性能和数组相当

  • 使用数组也会导致程序可扩展性下降，考虑以下两种实现

    // Using ordinal() to index array of arrays - DON'T DO THIS!
    public enum Phase {
        SOLID, LIQUID, GAS;
    
        public enum Transition {
          MELT, FREEZE, BOIL, CONDENSE, SUBLIME, DEPOSIT;
    
          // Rows indexed by src-ordinal, cols by dst-ordinal
          private static final Transition[][] TRANSITIONS = {
                  { null,    MELT,     SUBLIME },
                  { FREEZE,  null,     BOIL    },
                  { DEPOSIT, CONDENSE, null    }
          };
    
          // Returns the phase transition from one phase to another
          public static Transition from(Phase src, Phase dst) {
            return TRANSITIONS[src.ordinal()][dst.ordinal()];
          }
        }
    }
    
    // Using a nested EnumMap to associate data with enum pairs
    public enum Phase {
        SOLID, LIQUID, GAS;
    
        public enum Transition {
            MELT(SOLID, LIQUID), FREEZE(LIQUID, SOLID),
            BOIL(LIQUID, GAS),   CONDENSE(GAS, LIQUID),
            SUBLIME(SOLID, GAS), DEPOSIT(GAS, SOLID);
    
            final Phase src;
            final Phase dst;
    
            Transition(Phase src, Phase dst) {
                this.src = src;
                this.dst = dst;
            }
    
            // Initialize the phase transition map
            private static final Map<Phase, Map<Phase,Transition>> m =
                new EnumMap<Phase, Map<Phase,Transition>>(Phase.class);
            static {
                for (Phase p : Phase.values())
                    m.put(p,new EnumMap<Phase,Transition>(Phase.class));
                for (Transition trans : Transition.values())
                    m.get(trans.src).put(trans.dst, trans);
            }
    
            public static Transition from(Phase src, Phase dst) {
                return m.get(src).get(dst);
            }
        }
    }

    当需要增加Phase时，前者需要谨慎地修改TRANSITIONS数组的内容（这一步骤容易出错），而后者则只需要增加相应Transition即可，from函数的逻辑完全不受影响。

• Item 34: Emulate extensible enums with interfaces
  • 当enum遇到可扩展性时，总是一个糟糕的问题；扩展类是基础类的实例，但反过来不是，这一点很让人困惑；想要枚举所有基础类和扩展类的enum对象时，并没有一个很好地办法；
  • 而对于可扩展性的需求，是真实存在的，例如：operation codes (opcodes)
  • 实现方式是通过定义一个接口，enum类型（基础与扩展）均实现该接口，而在使用enum的地方，接收这个接口作为参数
  • enum类型是不可扩展的，但是interface具备可扩展性，如果API使用接口而非实现去代表operation，API就有了可扩展性
  • 泛型高级用法：<T extends Enum<T> & Operation> ... Class<T>，T类型是enum类型，且是Operation子类
  • 这一方式的不足：enum类型对接口的实现是不能继承的
• Item 35: Prefer annotations to naming patterns
  • 在1.5之前，naming patterns很常见，在JUnit中都是这样，例如要求测例方法一test开头
  • naming patterns有很多问题
    • 拼写错误不能及时发现
    • 无法保证naming patterns只在正确的场景使用，例如可能有人以test开头命名测例类，方法却没有，JUnit则不会运行测例
    • 没有值/类型信息，编译器无法提前发现问题
  • 使用annotations可以很好的解决这些问题，但是annotations的功能也是有限的
    • @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)能限定其保留时期
    • @Target(ElementType.METHOD)能限定其应用的程序元素
    • 还有其他meta-annotations，如@IntDef
  • annotations接收的参数如果是数组，为其赋值一个单独的元素也是合法的
• Item 36: Consistently use the Override annotation
  • @Override会使得重写的准确性得到检查
  • 重载和重写的区别：一个只是函数名一样，通过参数列表决定执行哪个版本，是编译时多态；一个是通过虚函数机制实现，是运行时多态；
• Item 37: Use marker interfaces to define types
  • 定义一个空的接口，表明某个类型的属性，例如Serializable
  • 另一种方式是使用annotation，表明者其具有某种属性
  • marker interface的优点
    • 定义了一个类型，可以进行instanceof判断，可以声明参数类型
    • 比annotation更简洁
  • marker annotation的优点
    • 当一个类型（通过interface或者annotation）被声明后，如果想要加入更多的信息，annotation更方便，即annotation对修改是开放的，因为它的属性可以有默认值，而interface则不行，定义了方法就必须实现
    • annotation可以被应用到更多代码的元素中，不仅仅是类型
  • 实现建议
    • 如果仅仅只应用于类型，则应该优先考虑annotation
    • 如果希望mark的对象被限定于某个接口的实例（即为一个接口增加另外一种语义，却不改变其API），可以考虑使用marker interface

函数

• Item 38: Check parameters for validity
  • 一个函数（包括构造函数）首先要做的事情就是验证参数合法性，如果不合法则应该抛出相应异常，这是对“尽早发现错误尽早抛出”原则的遵循，否则等到错误发生时将可能难以判断错误的根源所在，甚至程序不会显式报错，而是执行了错误的行为，导致更严重的后果
  • 不由被调用函数使用，而是存起来留作后用的参数，更加要检查其合法性
  • Javadoc里面应该注明@throw项，并说明原因
  • 非公开的API（private或package private），则不应该通过抛异常来报错，应该采用assert，assert可以通过配置虚拟机参数开启或关闭，如果关闭则不会被执行
  • 灵活运用，设计API时，就应该尽量设计得通用一些，即可以接受更大范围的参数，毕竟检查参数也是有开销的
  • 另外可以考虑抛出RuntimeException的子类，因为这样的异常不用放到函数的异常表中，函数的使用者也不用必须try-catch或者throw，但doc一定要写明
• Item 39: Make defensive copies when needed
  • 编码一大原则：永远不要信任用户（调用方）输入的数据，也不要信任它们不会篡改返回的数据，因此defensive copy很有必要
  • 编写一个类时，如果成员变量是mutable的，那么就需要在构造函数（或者setter）中进行深拷贝，并且，先拷贝，再验证已拷贝数据的合法性（既不是先验证，也不是验证传入的数据，避免TOCTOU attack）
  • 另外深拷贝时，传入对象的类如果不是final的，就不能用clone方法进行拷贝，因为不能保证clone方法返回的就正好是这个类的实例（有可能会是恶意的子类）
  • 为mutable成员提供getter方法时，返回前也要进行深拷贝，但此时可以用clone方法，因为我们确定成员就是我们想要的类的对象
  • java内建的Map, Set等容器，实现上是没有进行深拷贝的，因为是泛型，所以put进去或者get出来的时候，编译期都不知道具体是什么类型，是无法调用构造函数的，如果想要测试这一问题，需要确定key和value的类型都是mutable的，如果测Map<String, Integer>，那结果肯定是错误的，但如果测Map<StringBuilder, Date>，就可以知道确实如此；所以如果要把用户传入的数据放入Map，且key/value是mutable的，那么就需要在put之前进行深拷贝，否则可能会被用户attack
  • 长度非零的数组都是mutable的
  • 尽量使用immutable的成员就可以省去深拷贝带来的性能开销
  • 如果确实信任用户，就可以把深拷贝省去，但一定要在文档内说明，例如：wrapper模式，如果用户恶意，那损害的也就仅仅是其自身；或者用户都是自己的代码，可以确信安全。
• Item 40: Design method signatures carefully
  • 命名要合理，可理解：清除表达函数的功能；符合常识；保持风格一致；
  • 类/接口的成员方法数量不要太多，否则会令人难以理解，而且不利于测试、维护
  • 不要随便提供helper方法，只有当很有必要时才提供
  • 避免过长参数列表（不多于4个），尤其是参数类型相同，否则既难记（倒还好），又可能引起隐晦的bug（传入参数顺序错了，编译不报错，运行时行为确是错的）
    • 可以通过把参数列表过长的方法拆分为几个方法，但要避免导致方法过多
    • 创建helper类，容纳作用相关联的的参数
    • 类似于构造对象的Builder模式，为函数的调用创建一个builder
  • 参数类型，使用interface，而不是实现类
  • 对于起控制作用的参数，使用二值enum，而不是boolean，便于扩展；对于安卓来说，可以通过@IntDef辅助定义int常量，模拟enum
• Item 41: Use overloading judiciously
  • 慎用重载，重载（overload）与重写（override）的区别可以见上文，简言之，前者编译时多态，后者运行时多态
  • 重载是编译时多态，版本选择在编译期完成，根据编译期参数的类型信息来进行决策
  • 建议不要用参数类型来设计不同的重载版本，应该通过参数列表长度，或者没有父子类关系的不同参数类型，例如接受int和float的类型，后者也还是可能会有问题

• Item 42: Use varargs judiciously

  • varargs的原理是调用时首先创建一个数组，然后把传入的参数放入数组，数组长度为参数个数
  • 一个方法需要0或多个同类型数据这个需求很常见，然而也有另一个很常见的需求：需要一个或多个同类型数据，此时单纯用varargs不太优雅，可以让方法先接受一个数据，在接受一个varargs
  • varargs最初是为了printf和反射设计的
  • 可以通过把传入参数从一个数组改为varargs，来改良该方法（变得更灵活），而且对已有代码“无影响”，Arrays.asList便是一个例子，但接受varargs最初是为了打印数组内容设计的，而不是为了把多个数据变成一个List
  • Don’t retrofit every method that has a final array parameter; use varargs only when a call really operates on a variable-length sequence of values.

  • 以下两种函数声明都可能会产生问题：

    ReturnType1 suspect1(Object... args) { }
    <T> ReturnType2 suspect2(T... args) { }

    如果传入一个基本类型的数组进去（例如int[]），那么这两个方法接受的都是一个int[][]，即相当于接受了一个只有一个元素的数组，而这个数组的数据类型是int[]！而如果传入一个对象的数组，则相当于传入了数组长度个数的varargs。Arrays.asList方法就存在这个问题！

  • varargs也存在性能影响，因为每次调用都会创建、初始化一个数组。如果为了不失API灵活性，同时大部分调用的参数个数都是有限个，例如0~3个，那么可以声明5个重载版本，分别接受0~3个参数，另外加一个3个参数+varargs的版本

• Item 43: Return empty arrays or collections, not nulls

  • 可能有人认为返回null能减小内存开销，然：
    • 永远不要过度考虑性能问题，只有当profiling显示瓶颈就是这里的时候，再考虑性能优化与代码优雅性的牺牲，当然，无副作用的优化肯定尽早采纳
    • 可以每次需要返回空数组/集合时，返回同一个空数组/集合，这样就只需要一次内存分配
  • Collection的<T> T[] toArray(T[] a)方法，可以每次调用时传入一个空数组，因为该方法保证如果集合元素可以被放入提供的参数数组中，将不会分配新内存，当放不下时才会分配
  • 下面实现返回集合的值的方式也是值得借鉴的

    // The right way to return a copy of a collection
    public List<Cheese> getCheeseList() {
      if (cheesesInStock.isEmpty())
        return Collections.emptyList(); // Always returns same list
      else
        return new ArrayList<Cheese>(cheesesInStock);
    }

  • Item 44: Write doc comments for all exposed API elements
    • 对于API暴露的部分（类、接口、方法、成员等），都应该先写好文档；为了提高代码的可维护性，未暴露的部分也应该写好文档；
    • 每个方法的文档的内容，应该是描述该方法与调用者之间的约定，不必是实现细节，细节可以看代码，约定则是使用者关心的东西；设计为被继承的类，方法文档应该描述该方法做了什么，而不是怎么做的；
    • 方法的文档中，应该描述约定的前提条件，执行后产生的影响，尤其是对于“系统”（或者说这个对象）状态的影响；不符合前提条件的情形将抛出异常；
    • 更多细节
      • @param, @return, @throws 描述不要句号结尾
      • @throws 的描述应该以if开头，其他都应该是名词描述
      • @{code}与@{literal}
      • 有泛型时，需要说明每个类型参数
      • enum类型要为每个常量注释含义
      • annotation的定义，要为每个成员/参数注释含义
      • 线程安全性说明，可见性说明，序列化说明

编程通用

• Item 45: Minimize the scope of local variables
  • 在变量第一次使用的时候进行声明，声明时尽量就进行初始化
  • 因此也更倾向于使用for-loop，而不是while-loop，因为后者需要使用while-loop外定义的控制变量
  • for-loop的终结条件变量n，也应该在循环变量i初始化时计算，避免重复计算
  • 保持方法简短，一个方法只做一件事

• Item 46: Prefer for-each loops to traditional for loops

  • 优点之一：可以避免一些容易犯的bug

      // Can you spot the bug?
      enum Suit { CLUB, DIAMOND, HEART, SPADE }
      enum Rank { ACE, DEUCE, THREE, FOUR, FIVE, SIX, SEVEN, EIGHT,
                  NINE, TEN, JACK, QUEEN, KING }
      ...
      Collection<Suit> suits = Arrays.asList(Suit.values());
      Collection<Rank> ranks = Arrays.asList(Rank.values());
      List<Card> deck = new ArrayList<Card>();
      for (Iterator<Suit> i = suits.iterator(); i.hasNext(); )
          for (Iterator<Rank> j = ranks.iterator(); j.hasNext(); )
              deck.add(new Card(i.next(), j.next()));

    i.next()在内层循环被调用了多次。以下写法则直观且不易出错：

      // Preferred idiom for nested iteration on collections and arrays
      for (Suit suit : suits)
          for (Rank rank : ranks)
              deck.add(new Card(suit, rank));

  • 此种写法不仅可用于集合和数组，任何实现Iterable接口的类都可以用于冒号后面的部分
  • 缺点
    • 有性能代价！一定会创建Iterator，对于安卓开发，不建议如此。
    • 不能在for-each语法中进行remove，用Iterator遍历时，能remove
    • 遍历过程中替换原有元素
    • Parallel iteration
• Item 47: Know and use the libraries
  • don't reinvent the wheel
  • 视野！
• Item 48: Avoid float and double if exact answers are required
  • float和double设计为用于科学计算，“精确近似”，需要确切结果的，不要使用，例如：货币相关！应该使用BigDecimal, int, 或者long。
  • BigDecimal使用有些不方便，性能也比primitive类型低
• Item 49: Prefer primitive types to boxed primitives
  • 两种类型的区别
    • boxed类型，除了包含数值外，还有不同的唯一标示，即值一样，对象可以不一样，这一点很重要！
    • boxed类型，比primitive类型多一个值，null
    • boxed类型，时间、空间效率均低一些
  • caveats
    • 有些操作会auto-unbox，例如：加减乘除，大小比较，但判等（==）不会！
    • Applying the == operator to boxed primitives is almost always wrong.
    • boxed类型，值为null时，会unbox为什么呢？会抛出NullPointerException
    • 当boxed和primitive出现在同一个运算中，boxed类型会auto-unbox（包括判等）
    • 大量重复的box/unbox会导致性能大幅下降
  • 使用场景与注意事项
    • 放到标准集合里面，必须是boxed类型
    • 作为类型参数（泛型），必须是boxed类型
    • auto-box是安全的，也能省去繁琐的代码，但是auto-unbox则可能引起隐蔽的错误
• Item 50: Avoid strings where other types are more appropriate
  • Strings are poor substitutes for other value types. 只有当数据确实就是文本时，才适合用String。
  • Strings are poor substitutes for enum types.
  • Strings are poor substitutes for aggregate types. 把一系列数据转化为一个String（序列化），然后再反序列化，也应该用Json，如果自定义分隔符，既不优雅，也不安全。
  • Strings are poor substitutes for capabilities. capability是一种称呼，通常就是说不同的对象，凭借一个key去同一个地方保存、获取数据；如果用String，那么如果内容相同，那key就会冲突，不安全；ThreadLocal的发展史*。
• Item 51: Beware the performance of string concatenation
  • 用+连接n个String，时间复杂度为O(n^2)，因为String是immutable的，所以每次拼接都会拷贝两者的内容
  • 使用StringBuilder进行拼接操作；不过对于安卓开发来说，基本没什么影响，因为在打包的过程中，这一优化会自动完成；
• Item 52: Refer to objects by their interfaces
  • 如果有接口，那么函数参数、返回值、成员变量、局部变量，都应该使用接口来保持对象的引用，只有在通过构造函数创建对象时才应该引用具体的实现类型；面向接口编程更广义的实践；
  • 面向接口编程使得程序更加灵活，切换实现类非常简单；但如果代码功能/正确性依赖于实现类特有的特性，那么切换时就需要仔细考虑一下；
  • 当然，如果对应功能的接口不存在，那直接引用该类当然是可以的；value type; class-based framework; 或者实现类提供了接口不存在的功能
• Item 53: Prefer interfaces to reflection
  • 反射可以访问私有成员
  • 反射可以调用编译时不存在的类的方法，当然需要运行时已经加载
  • 但是反射也是有代价的
    • 编译期的类型检查完全失效，类型安全性丧失
    • 反射代码繁琐且易出错，当然这一点有一些好的框架可以避免，例如JOOR
    • 性能下降，反射调用性能会低很多
  • 反射常用的场景
    • class browsers, object inspectors, code analysis tools, and interpretive embedded systems, remote procedure call (RPC) systems
    • 反射功能强大，也有一些不足，如果合适利用，还是非常方便的
    • 例如编译期有些类尚未获得，但是如果有其父类/接口，则可以声明为父类/接口，只通过反射创建实例，其余代码都无需反射
• Item 54: Use native methods judiciously
  • 设计之初的三大用途
    • 访问平台相关的功能，例如registries and file locks
    • 访问老的C/C++版本的库，访问老的数据
    • 追求性能
  • 近年来JVM/Java的发展，性能已有很大改善，追求性能而使用JNI通常来说都已经没必要了
  • JNI的劣势
    • 不安全，内存管理不受JVM控制了，溢出等问题都有可能发生了
    • 平台相关
    • 难以调试
    • Java和native层的交互是有开销的
    • native代码比Java代码更难懂
  • 对于安卓应用开发来说，JNI还有一点就是隐藏实现，Java代码反编译非常容易，而native代码则难一些
• Item 55: Optimize judiciously
  • 只有当确实需要时，才考虑性能优化，当然一些常见的范式，初次编码时就应该遵循
  • Strive to write good programs rather than fast ones; speed will follow.
  • Strive to avoid design decisions that limit performance.
  • Consider the performance consequences of your API design decisions.
  • It is a very bad idea to warp an API to achieve good performance.
  • 当确实需要优化性能时：measure performance before and after each attempted optimization.
  • 找到原因后，首先考虑的是算法的优化，然后是上层的优化
  • 在进行优化前，对程序进行profiling，确定瓶颈，否则可能浪费精力反而性能下降
• Item 56: Adhere to generally accepted naming conventions
  • 包名要体现出组件的层次结构，全小写
  • 公布到外部的，包名以公司/组织的域名开头，例如：edu.cmu, com.sun
  • ...

异常处理

• Item 57: Use exceptions only for exceptional conditions
  • exceptions are, as their name implies, to be used only for exceptional conditions; they should never be used for ordinary control flow.
  • A well-designed API must not force its clients to use exceptions for ordinary control flow.
    • 如果一个类的某个方法，依赖于该类当前处于某个特定状态，则应该提供一个单独的状态检查方法，例如Iterator的next和hasNext方法
    • 另外如果不提供状态检查方法，也可以让方法在异常状态下，返回一个特定的非法值
    • 如果该类被并发访问，且访问时未进行互斥处理，则必须使用返回非法值的方式；另外考虑到性能因素，也更倾向于返回非法值；其他情况下，都应该使用状态检查方法，可读性更好，更容易检查错误；
• Item 58: Use checked exceptions for recoverable conditions and runtime exceptions for programming errors
  • use checked exceptions for conditions from which the caller can reasonably be expected to recover.
  • unchecked exception: RuntimeException, Error通常都不需要、也不应该catch
  • Use runtime exceptions to indicate programming errors. 通常用于表示程序运行的状态违背了前提条件，违背了API的约定
  • all of the unchecked throwables you implement should subclass RuntimeException
• Item 59: Avoid unnecessary use of checked exceptions
  • 如果即便合理的调用了API也会遇到异常情形，并且捕获异常之后能够进行一些有意义的操作，才应该使用checked exception，其他情况下都应该使用RuntimeException
  • 通常，如果一个方法会抛出checked exception，都可以将其拆分为两个方法，一个用于判断是否会抛出异常，另一部分用于处理正常情况，如果不符合约定，就抛出RuntimeException，这样使得API更易用，也更灵活；但是要考虑状态检查和执行之间，是否可能从外部其他线程修改对象的状态；
• Item 60: Favor the use of standard exceptions
  • IllegalArgumentException, IllegalStateException, NullPointerException, IndexOutOfBoundsException, ConcurrentModificationException, UnsupportedOperationException

• Item 61: Throw exceptions appropriate to the abstraction

  • exception translation: higher layers should catch lower-level exceptions and, in their place, throw exceptions that can be explained in terms of the higher-level abstraction.

    // Exception Translation
    try {
        // Use lower-level abstraction to do our bidding
        ...
    } catch(LowerLevelException e) {
        throw new HigherLevelException(...);
    }

  • While exception translation is superior to mindless propagation of excep- tions from lower layers, it should not be overused.
• Item 62: Document all exceptions thrown by each method
  • Always declare checked exceptions individually, and document precisely the conditions under which each one is thrown using the Javadoc @throws tag. 不要通过声明抛出多个异常的父类来实现抛出多种异常的效果。
  • 要为每个方法可能抛出的unchecked exception写文档，但是不要将这些异常放到方法声明的异常表中去。便于API使用者区分checked和unchecked exception。
  • 如果一个类的很多方法都抛出同一个异常，那么可以将文档放到class doc中，而不是method doc中。
• Item 63: Include failure-capture information in detail messages
  • To capture the failure, the detail message of an exception should contain the values of all parameters and fields that “contributed to the exception.”
  • 良好设计的Exception类，应该把它需要的详细信息都作为构造函数的参数，而不是统一接收String参数；这样将把生成有意义的detail信息的任务集中在了Exception类本身，而不是其使用者。
  • checked exception可以为failure-capture information提供访问方法，以便于使用者在程序上进行恢复处理；虽然unchecked exception通常不会在程序中进行恢复，但是提供同样的方法也是建议的做法。
• Item 64: Strive for failure atomicity
  • Generally speaking, a failed method invocation should leave the object in the state that it was in prior to the invocation. 满足此属性的方法称为 failure atomic。
    • immutable对象是最简单的实现方法
    • mutable对象要达到此效果，就需要在进行操作前，对所有的参数、field进行检查
    • 有可能无法在函数的第一部分进行检查，但是一定要在对对象进行修改之前进行检查
    • 还有一种不太常见的方式：函数内部捕获异常，异常发生之后先回退对象的状态，再把异常抛出去
    • 还可以先创建一个临时的对象，在临时对象上进行操作，成功后替换原对象的值
  • 有的情况下，failure atomic是不可能的，所以也就没必要为此做出努力了
  • 有的情况下，为了failure atomic，会增加很多额外的开销、复杂度，也就不太必要了
  • 当方法不满足failure atomic时，需要在文档中进行说明
• Item 65: Don’t ignore exceptions
  • An empty catch block defeats the purpose of exceptions
  • At the very least, the catch block should contain a comment explaining why it is appropriate to ignore the exception.
  • 忽略异常，可能导致程序在其他不相关的地方失败/崩溃，这时将很难找到/解决根本问题

并发